CN107304307A - 一种提高炭黑分散性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及炭黑技术领域，涉及一种提高炭黑分散性的方法。其特征在于包括以下步骤：(1)在炭黑中加入结构控制剂；(2)将炭黑和结构控制剂均匀混合；(3)将混合料进行微纳米分散；(4)通过分级装置控制分散细度级别；(5)收集分级出来的炭黑即得高分散性炭黑。利用本发明所公开的方法生产的炭黑具有优良的分散性，无需额外添加分散剂或强氧化处理就可以均匀分散在物料中，而且45μm筛余物极低，可以全部通过325目筛网。采用本方法提高炭黑分散性，生产工艺简单，操作性强，可以迅速推广应用。

Description

一种提高炭黑分散性的方法
技术领域
本发明涉及炭黑技术领域，涉及一种提高炭黑分散性的方法。
背景技术
炭黑是烃类物质经不完全燃烧或裂解生成的。炭黑用途广泛，除用于橡胶制品补强外，还可用于其它材料，如涂料、油漆、油墨、墨粉、电子产品、塑料、纤维、电池等，赋予制品所需的着色、抗紫外老化、抗静电或导电性能。
炭黑作为一种典型的纳米材料，原生粒子尺寸小(通常<100nm)、表面能高，极易聚集成较大的颗粒，很难稳定分散于不同体系中，限制了炭黑性能的充分发挥，影响到下游制品的质量和性能，成为炭黑应用的一大瓶颈。炭黑的分散主要受制于三个因素：炭黑本身的特性、载体或分散介质的类型、分散工艺和分散设备。在炭黑品种一定的情况下，目前主要通过添加分散剂包覆、接枝或进行强氧化处理以提高炭黑的分散性能。分散剂包覆或接枝处理一般在液相下进行，还需要后续的干燥程序，使得生产成本较高；强氧化处理一般使用强酸或臭氧，容易造成污染问题。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种提高炭黑分散性的方法，通过对炭黑进行钝化处理和结构调控，提高炭黑的分散性，增强炭黑的应用性能。
本发明采用的技术方案为：一种提高炭黑分散性的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在炭黑中加入结构控制剂；(2)将炭黑和结构控制剂均匀混合；(3)将混合料进行微纳米分散；(4)通过分级装置控制分散细度级别；(5)收集分级出来的炭黑即得高分散性炭黑。
作为一种改进，步骤(1)中炭黑结构控制剂为纳米碳基材料。通过引入异质材料，一方面控制炭黑的结构(领苯二甲酸二丁酯吸收值)，改变炭黑的粒径分布，另一方面降低炭黑与炭黑粒子之间的接触面积，打破单一炭黑微粒之间的附聚平衡，降低炭黑颗粒之间的团聚力，提高炭黑的分散性能。
作为一种改进，所述碳基材料为碳纳米管、碳纤维、石墨烯、炭黑中的至少一种。
作为一种优选，步骤(1)中炭黑结构控制剂为高岭土、超细碳酸钙、陶土、硅藻土中的一种或者几种。
作为一种优选，步骤(1)中结构控制剂的质量百分比为1～30％。结构控制剂添加量范围大，一方面使得炭黑结构调整空间大，有利于提高分散性，另一方面也有利于控制生产成本。
作为一种优选，步骤(4)中将分级粒度设置为<10μm。粒度设置在10μm可以满足绝大部分应用对炭黑分散性的要求，过细会降低生产效率，增加生产成本。
本发明的有益之处在于：利用本发明所公开的方法生产的炭黑具有优良的分散性，无需额外添加分散剂或强氧化处理就可以均匀分散在物料中，而且45μm筛余物极低，可以全部通过325目筛网。采用本方法提高炭黑分散性，生产工艺简单，操作性强，可以迅速推广应用。
具体实施方式
本发明提供了一种在炭黑产品中添加炭黑结构控制剂，然后在机械、物理、化学作用下对炭黑进行钝化，降低炭黑表面活性，以提高炭黑分散性的方法，该方法包括：
(1)在炭黑中加入1～30％的结构控制剂；炭黑结构控制剂为纳米碳基或其他微纳米材料。所述碳基材料为碳纳米管、碳纤维、石墨烯、炭黑中的一种或者几种；所述其他微纳米材料为高岭土、超细碳酸钙、陶土、硅藻土中的一种或者几种。
(2)将炭黑和结构控制剂均匀混合；
(3)将混合料进行微纳米分散；
(4)通过分级装置控制分散细度级别，设置分级粒度在10μm以下；
(5)收集分级出来的炭黑即得高分散性炭黑。
实施例1：
取100kg普通炭黑A，再加入多壁碳纳米管1kg，在混料机中均匀混合1小时，然后将混合和均匀的物料放入分散机，分散机转速1000r/min，分级轮转速1200r/min，由分级轮进行粒度控制的炭黑经袋滤器收集得到炭黑B。A,B炭黑的分散性由激光粒度仪进行测试，其d97粒径值见表1(粒径越小，表明相同条件下分散性更好)。
实施例2：
取50kg普通炭黑C，再加入N330炭黑15kg，在混料机中均匀混合30分钟，然后将混合和均匀的物料放入分散机，分散机转速800r/min，分级轮转速1500r/min，由分级轮进行粒度控制的炭黑经袋滤器收集得到炭黑D。C,D炭黑的分散性由激光粒度仪进行测试，其d97粒径值见表1(粒径越小，表明相同条件下分散性更好)。
实施例3：
取500kg普通炭黑E，再加入纳米活性碳酸钙25kg，在混料机中均匀混合15分钟，然后将混合和均匀的物料放入分散机，分散机转速1200r/min，分级轮转速1300r/min，由分级轮进行粒度控制的炭黑经袋滤器收集得到炭黑F。E,F炭黑的分散性由激光粒度仪进行测试，其d97粒径值见表1(粒径越小，表明相同条件下分散性更好)
表1各实施例的D97粒径表

Claims (6)

1.一种提高炭黑分散性的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在炭黑中加入结构控制剂；(2)将炭黑和结构控制剂均匀混合；(3)将混合料进行微纳米分散；(4)通过分级装置控制分散细度级别；(5)收集分级出来的炭黑即得高分散性炭黑。
2.根据权利要求1所述，一种提高炭黑分散性的方法其特征在于，步骤(1)中炭黑结构控制剂为纳米碳基材料；通过引入异质材料，一方面控制炭黑的结构(领苯二甲酸二丁酯吸收值)，改变炭黑的粒径分布，另一方面降低炭黑与炭黑粒子之间的接触面积，打破单一炭黑微粒之间的附聚平衡，降低炭黑颗粒之间的团聚力，提高炭黑的分散性能。
3.根据权利要求2所述，碳基材料为碳纳米管、碳纤维、石墨烯、炭黑中的至少一种。
4.根据权利要求1和2所述，步骤(1)中炭黑结构控制剂为高岭土、超细碳酸钙、陶土、硅藻土中的一种或者几种。
5.根据权利要求1和2所述，步骤(1)中结构控制剂的质量百分比为1～30％；结构控制剂添加量范围大，一方面使得炭黑结构调整空间大，有利于提高分散性，另一方面也有利于控制生产成本。
6.根据权利要求1所述，步骤(4)中将分级粒度设置为<10μm；粒度设置在10μm可以满足绝大部分应用对炭黑分散性的要求，过细会降低生产效率，增加生产成本。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107722346A (zh) * 2017-11-07 2018-02-23 苏州宝化炭黑有限公司 改性炭黑复合材料及其制备方法和应用
CN113105762A (zh) * 2021-04-13 2021-07-13 云南云维飞虎化工有限公司 一种提高炭黑分散性的方法

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